隔振器布置方式对隔振性能影响研究
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隔振技术对建筑结构抗震能力的提升效果分析随着现代城市发展的速度不断提升,提高建筑结构的抗震能力成为了当下的重要课题。
在地震频繁的地区,建筑物的抗震性能不仅关乎人们的生命财产安全,也直接影响着城市的可持续发展。
因此,寻找一种有效的技术手段来提升建筑结构的抗震能力显得尤为重要。
隔振技术作为一种可行的选项,已经在实际工程中得到了广泛的应用和验证。
首先,我们需要了解什么是隔振技术。
隔振技术是一种通过设置隔振装置将建筑物与地震运动分离的方法。
隔振装置通常采用弹簧和阻尼器等材料,能够吸收和分散地震能量,从而减小结构的震动。
隔振技术的核心思想是通过改变结构的共振周期,降低地震能量对建筑物的影响,从而提高建筑物的抗震能力。
隔振技术对建筑结构抗震能力的提升效果主要体现在以下几个方面。
首先,隔振技术可以有效地减小建筑结构的震动幅度。
地震通常会引起建筑物剧烈的振动,给建筑结构及内部设施带来巨大的破坏。
而采用隔振技术后,隔振装置能够吸收部分地震能量,从而降低建筑物的震动幅度。
研究表明,隔振系统能够将建筑结构的振动幅度降低30%-70%以上,大大减轻了地震对建筑物的影响,提高了建筑结构的抗震能力。
其次,隔振技术能够有效地降低地震对建筑物的动力响应。
建筑结构在地震作用下会发生共振现象,产生巨大的动力响应,给建筑物带来巨大的破坏风险。
而隔振技术的应用能够改变建筑物的振动周期,使其发生共振的可能性降低,从而降低地震对建筑物的动力响应。
这使得建筑结构在地震作用下更加稳定,大大提高了抗震能力。
第三,隔振技术可以减少地震对建筑结构的损伤。
隔振装置能够吸收地震能量,减小地震对建筑结构的冲击力,从而有效降低了建筑物的损伤风险。
相比传统的抗震设计手段,隔振技术可以更好地保护建筑物的结构完整性,降低修复和维护成本,提高了抗震性能的可持续性。
此外,隔振技术还能够提高建筑物的功能性能。
隔振装置能够吸收和分散地震能量,减小建筑物的振动和噪声,提供更加舒适和安全的使用环境。
浮筏隔振系统结构参数对隔振性能影响的研究摘要:本文以船用柴油机发电机组浮筏为研究对象,利用ansys 谐响应分析计算了机组隔振系统结构的振动响应,并从系统的振级落差的角度详细研究了双层隔振系统主要结构如上下层隔振器刚度、中间体与被隔设备的质量比、以及隔振器阻尼等参数改变对系统结构振动响应的影响,同时进行了计算和试验结果对比分析。
为船用柴油机浮筏隔振系统的设计提供一些有益的结论。
关键词:船舶柴油机;ansys;有限元法;隔振效果abstract:based on the marine diesel generating set floating raft as the research object, the paper calculated the vibration response of the set vibration isolation system by using ansys harmonic response analysis and from the system’s vibration level perspective, a detailed study of the double-layer vibration isolation system of main structure has been made ,such as stiffness of double-layer isolator, the quality ratio of intermediates ,the influence of the vibration response on system structure caused by the change of damping . simultaneously, made a contract analysis of calculation and test results .it may provide some useful conclusions for the design of the floating raft isolation system .key words: marine diesel engine; ansys; finite element method; isolation performance引言浮筏系统就在一个公共的筏体上安装多台机器设备,将筏体弹性地安装在装有筏体的基础上。
星载相机隔振器的结构优化和隔振性能分析刘世平;熊琦;李世其;王跃【摘要】基于黏弹性材料在剪切力作用下产生较大阻尼损耗的原理,初步设计了一种星载相机隔振器.采用正交试验设计结合有限元分析的方法,详细探究了隔振器的结构参数对其固有频率和模态损耗因子的影响,据此对隔振器的结构进行优化.建立了相机隔振系统的有限元模型,并对其进行了力学强度校核和隔振性能分析,结果表明,使用该隔振器的相机隔振系统能满足卫星发射阶段的力学环境要求,并具有较好的隔振效果.%Based on the principles of large damping loss of viscoelastic material under the action of shear forces,a spaceborne camera isolator was preliminarily designed.By using the orthogonal experimental design method and finite element analysis,the influences of the structural parameters of the isolator on the natural frequencies and modal loss factors were explored in detail,the structure of the isolator was optimized accordingly.The finite element model of the camera vibration isolation system was established,the mechanics strength was checked and the vibration isolation performances were analyzed.The results show that the camera vibration isolation system may meet the mechanics environmental tests of the satellite launching stage by using the isolators,and have better vibration isolation effectiveness.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2017(028)013【总页数】6页(P1523-1527,1534)【关键词】隔振器;正交试验设计;结构优化;隔振系统【作者】刘世平;熊琦;李世其;王跃【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,武汉,430074;华中科技大学机械科学与工程学院,武汉,430074;北京空间机电研究所,北京,100076【正文语种】中文【中图分类】TH113.1星载相机在发射至预定轨道的过程中,会受到多种静态载荷和动态载荷的影响,如过载、热载、振动和噪声等,力学环境相当恶劣。
机械设计中的减振与隔振技术研究随着科技的不断发展,机械设备在各个行业中的应用越来越广泛。
然而,由于机械设备运转时产生的振动噪声,给人们的生活和工作带来了一定的困扰。
为了解决这一问题,研究人员提出了减振与隔振技术。
本文将对机械设计中的减振与隔振技术进行深入研究与讨论。
一、减振技术的研究与应用在机械设计中,减振技术被广泛应用于降低机械设备振动的幅度和频率,以改善工作环境和提高设备的安全性能。
减振技术主要包括主动减振和被动减振两种方式。
1. 主动减振技术主动减振技术是一种通过控制系统主动干涉振动的方法。
它主要基于信号传感器的检测结果,利用控制算法和执行器对振动进行实时控制。
常见的主动减振技术包括主动质量调谐技术和主动电磁悬挂技术。
主动质量调谐技术通过将控制装置放置在振动系统中,实时感知振动频率,并利用负反馈控制原理产生相反的振动来实现振动的主动衰减。
主动电磁悬挂技术则是利用电磁力的控制,对机械设备进行悬挂与平衡,从而实现减振效果。
2. 被动减振技术被动减振技术是一种利用被动元件对机械设备振动进行减振的方法。
常见的被动减振技术包括弹簧减振器、液压减振器和压缩空气减振器等。
这些被动减振器会根据机械设备产生的振动作用力,反作用力来实现振动的消除或者减小,从而达到减振的效果。
二、隔振技术的研究与应用隔振技术是一种通过隔离机械设备振动传递的方法,将机械设备和外界环境隔离开,以减少振动的传递。
隔振技术在机械设计中主要应用于降低机械设备对周围环境的振动干扰和保护机械设备的稳定性。
1. 悬浮隔振技术悬浮隔振技术是一种通过将机械设备悬浮起来,使其与地面接触的接触点减少,从而减少振动传递的方法。
常见的悬浮隔振技术包括气浮隔振技术、磁浮隔振技术和活塞流体悬浮技术等。
这些技术利用气体或磁性力量使机械设备在一定高度悬浮,减少机械设备与地面的接触面,从而减少振动传递。
2. 隔振材料技术隔振材料技术是一种通过使用特殊的材料来减少振动传递的方法。
Open Journal of Acoustics and Vibration 声学与振动, 2019, 7(3), 120-127Published Online September 2019 in Hans. /journal/ojavhttps:///10.12677/ojav.2019.73013Research on Influence of Vibration Isolator Arrangement on Vibration IsolationPerformanceWei Huang1,2,3, Jian Xu2, Tongyi Zhang2, Xinzheng Lu1, Mingyi Hu21Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing2China IPPR International Engineering Co. Ltd. Technology Research Center of Engineering Vibration Control, Beijing3Beijing Materials Handling Research Institute Co. Ltd., BeijingReceived: Sep. 9th, 2019; accepted: Sep. 22nd, 2019; published: Sep. 29th, 2019AbstractThe vibration isolator arrangement has an important influence on the posture, stability and vibra-tion isolation effect of the vibration isolation system. In this paper, the vibration isolation perfor-mance of four typical vibration isolator arrangements were studied, and the results showed that the five-point support is more reasonable than the three-point support, four-point support and six-point support, and the usually used four-point and six-point support were proved not the most ideal way. In final, the decoupling strategy based on the coincidence of mass and stiffness was performed out, by which the adverse effects of the system caused by the coupling of degrees of freedom could be effectively eliminated. This study has certain implications for the optimal design of the vibration isolation system, and it also plays a guiding role in the actual engineering.KeywordsVibration Isolators, Arrangement, Vibration Isolation Performance, Decoupling Strategy隔振器布置方式对隔振性能影响研究黄伟1,2,3,徐建2,张同亿2,陆新征1,胡明祎21清华大学土木工程系,北京2中国中元国际工程有限公司工程振动控制技术研究中心,北京3北京起重运输机械设计研究院,北京收稿日期:2019年9月9日;录用日期:2019年9月22日;发布日期:2019年9月29日黄伟 等摘 要隔振器布置对隔振体系位姿、稳定性及隔振效果等具有重要影响。
本文对四种典型的隔振器布置方式的隔振性能进行了研究,结果表明五点支撑式相比三点支撑式、四点支撑式和六点支撑式更加合理,而常用的四点支撑式及六点支撑式并非理想体系。
基于质刚重合的解耦策略可以有效降低自由度耦合带来的体系不利影响。
本研究对于隔振体系优化设计具有一定的启示,对实际工程亦有指导作用。
关键词隔振器,布置,隔振性能,解耦Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言隔振平台是由多个隔振单元采用多点支撑方式组合而成的隔振系统,受控对象的振动控制转变为台面的姿态控制或者位置控制,最终表现为多个支撑点的控制[1] [2],多隔振器布置方式的合理性至关重要,直接影响隔振体系的位姿、稳定性及隔振效果等。
隔振器布置决定了其体系特性,当使用三个隔振器时,由于三点可以确定一个平面,平台的位姿唯一;超过三个隔振器时,台面的位姿由其主承载作用的三个隔振器决定,当姿态发生变化时,负载分布也会发生变化,引起承载再分配,并再次引起位姿变化[1] [3] [4] [5] [6] [7]。
本文针对四种隔振器布置的隔振平台,分别进行了模态、谐响应以及随机振动荷载的隔振特性研究,获得了相关规律,并在此基础上开展了基于质刚重合的解耦策略研究。
2. 四种不同隔振器布置的隔振平台研究对象由高刚性基台、隔振器等组成,隔振器主要由钢弹簧和油液阻尼并联构成,刚度、阻尼不考虑非线性。
隔振器布置分三角形三点支撑(3型)、矩形四点支撑(4型)、右凸形五点支撑(5型)以及矩形六点支撑(6型)方式,如图1所示。
基台尺寸为:2 m × 2 m × 0.2 m ,隔振体系竖向设计频率3.5 Hz ,水平向刚度为竖向的0.7倍。
图2给出了有限元计算模型。
Figure 1. Vibration isolation platform with four different vibration isolators 图1. 四种不同隔振器布置的隔振平台黄伟等Figure 2.Finite element calculation model of vibration isolation system图2.隔振体系有限元计算模型3. 模态特性研究模态结果表明四种姿态的隔振平台前6阶均为隔振平台的整体振型,分别为:沿x、y、z轴平动及绕x、y、z轴转动,属于隔振体系整体振型;7阶及更高阶为基台局部振型(表1给出了4型隔振平台第1~6阶局部振型即整体第7~12阶模态频率),故只考察隔振体系整体特性的前6阶模态。
Table 1.Modal frequencies from the 1st to 6th order of “4” vibration isolation platform (7th to 12th order in the overall modes)表1.4型隔振平台第1~6阶(整体第7~12阶)模态频率局部阶数整体阶数频率(Hz)1 7 196.612 8 286.303 9 315.584 10 478.015 11 482.716 12 780.29由图3以及模态计算结果可知,1、2阶均为沿x、y方向为主的平动,3阶均为沿z方向的竖向振动,其中5型的第3阶为绕z向转动,竖向振动发生在4阶。
4型的4~6阶模态频率,均要高于其它布置方式,而5型的整体模态频率较小。
由此说明,在实际工程中常用的4型或者6型隔振方式未必是最合理的隔振设计。
3型属于三点支撑式,由于三点确定一个平面,尽管隔振平台的位姿可以唯一,但其体系设计也并非最优,下面将进一步阐述。
4. 谐响应特性研究对四种不同的隔振体系开展谐响应分析,扫频范围:1~10 Hz,沿x、y、z方向施加全局加速度,均为1 m/s2,并提取台板上表面中点的响应。
因考虑隔振器阻尼的存在会抑制峰值,造成对其隔振体系固有特性的不准确判断,故不考虑隔振器阻尼,但考虑一定的结构阻尼。
黄伟 等Figure 3. Comparison of the first six modal frequencies of the vibration iso-lation platform with four different isolators图3. 四种不同隔振器布置的隔振平台前六阶模态频率对比Figure 4. Comparison of harmonic response of vibration isolation platform with four different isolators图4. 四种不同隔振器布置的隔振平台谐响应对比黄伟等由图4可见,x方向的响应中5型最大,6型、4型依次之,但3型与4型除主峰值点外,有明显其它峰值;y方向的响应中5型最大,但4型、6型都有其它峰值;z方向的响应中,四种类型的主峰值相差不大,但4型存在明显其它峰值。
因此,整体来看,5型隔振体系频响曲线平滑性要优于其它四种方式。
5. 白噪声响应特性分析对四种隔振体系分别开展随机白噪声作用下的响应特性研究,给定的白噪声加速度信号位于区间[−1,1] m/s2,如图5所示。
Figure 5.White noise acceleration signal图5.白噪声加速度信号由图6可见,x方向的响应中,3型、5型、6型相对较小,3型最小,4型较大;y方向的响应中,3型、4型、6型相比较大,5型最小;z方向的响应中,4型最大,3型、5型、6型相比较小。
由此可知,常见的4型隔振平台,并非理想方式。
对四种不同隔振器布置的隔振平台在白噪声加速度的振动激励下的响应进行FFT分析,由图7可见,隔振体系在3.5 Hz附近区域共振,可以对高于该共振区域的频段激励进行有效滤除,体现了隔振体系设计的重要性;此外,x、y方向的幅值和频谱曲线基本一致,差别很小,但是4型布置方式的z方向幅值要明显高于其它方式。
6. 质刚重合的解耦策略由以上研究可见,常用的4型隔振平台,却非最理想方式,但由于其安装方便、易设计,应用较多,为了使其更好地应用至实际工程,对其开展基于质刚重合原理的解耦策略研究。